光纤激光研究和技术发展现状.ppt

2 、以光纤激光为代表的新型激光结构 激光加工对激光器的模式和功率有很高的要求 波长：不同波长，有不同用途。如：紫外光对光刻很有用，1.08微米波长的激光能被大多数材料吸收，适于切割和焊接金属，Fiber Laser的波长为激光加工的发展提供了广阔的应用前景。 横模模式：决定激光光波场在空间的展开度，不同的加工种类和加工要求对激光能量分布有相应要求。如切割和焊接要求 基横模，淬火却要求高阶模。目前，Fiber Laser输出的插头效率在20%－30%之间。 第二十八页，共六十五页。 2 、以光纤激光为代表的新型激光结构 激光加工对激光器的模式和功率有很高的要求 功率：工件表面某点吸收能量的多少依赖于激光输出功率和激光辐照时间；Fiber Laser的功率输出已达千瓦级，可以满足多种激光加工的需要。 偏振特性：激光偏振特性影响材料的吸收特性，进而影响激光加工时材料吸收能量的份额。光纤激光的基波发射一般在1.08μm左右，输出偏振特性不明显；采用保偏光纤可以获得偏振输出。 第二十九页，共六十五页。 不同的应用对光束质量的要求 2 、以光纤激光为代表的新型激光结构 第三十页，共六十五页。 2 、以光纤激光为代表的新型激光结构 光纤激光器的主要应用之一：微加工 （打标、雕刻、调阻等）低功率50W a电镀金属零件， b表面染色的铝制品， c抛光的不锈钢片， d表面有色涂层的铝片 a集成电路芯片， b塑封的晶体管， c皮革制品， d塑料日用品等。 金属软边光阑（提供中国原子能科学研究院等单位 ） 小孔阵列（提供上海大学） a b 第三十一页，共六十五页。 上光所研制的SF-1光纤激光打标机 上光所研制的便携式光纤激光打标机 2008 2 、以光纤激光为代表的新型激光结构 光纤激光器的主要应用之一：微加工 第三十二页，共六十五页。 光纤激光器的主要应用之二 2 、以光纤激光为代表的新型激光结构 材料加工 (软焊、烧结、切割、打孔等) 中等功率 50WP500W (打孔、熔覆、表面处理等) 高功率 1KW 不锈钢板焊接样品照片 钢板厚度1.5mm，激光功率200W 第三十三页，共六十五页。 光纤激光器用于不锈钢板焊接实验研究 激光波长～1080nm， 光束直径?20mm M2＝1.38 透镜f=30mm 2 、以光纤激光为代表的新型激光结构 第三十四页，共六十五页。 2 、以光纤激光为代表的新型激光结构 不同类型激光器表面处理效果对比 光纤激光器的主要应用之二 材料加工 第三十五页，共六十五页。 SIOM 的高功率光纤激光器 输出功率：1.75kW, 斜率效率 ：76% 波长： 1.09um 第三十六页，共六十五页。 高功率光纤激光器通常指输出超过千瓦级。 优点：能远距离加工、光束质量好、功率密度高、 已广泛应用于厚金属（10cm）切割、远距离焊接、岩石混凝土的钻孔、淬火和原型复制等加工领域。 军事领域 –扫雷，软杀伤，激光武器 光纤激光器的主要应用之三： 定向能武器 2 、以光纤激光为代表的新型激光结构 第三十七页，共六十五页。 光纤激光器的主要应用之三： 定向能武器 2 、以光纤激光为代表的新型激光结构 组束 高功率(~10KW) 第三十八页，共六十五页。 1963年——-第一台光纤激光器 （掺钕光纤激光器） 1973年——二极管激光器泵浦的光纤激光器 1988年——E， Snitzer提出双包层泵浦光纤激光器技术，成为制作高功率光纤激光器首选途径 目前IPG公司实现了单模，输出功率为10kw的光纤激光器 2 、以光纤激光为代表的新型激光结构 光纤激光器发展历史和现状 第三十九页，共六十五页。 IPG公司 2 、以光纤激光为代表的新型激光结构 第四十页，共六十五页。 2 、以光纤激光为代表的新型激光结构 在过去三年，光纤激光器取得了42%的令人印象深刻的增长，2008年达到了3亿美元（根据Optech咨询公司的报告《Fibre Lasers 2009》。 第四十一页，共六十五页。 光纤激光器的发展趋势 高功率 高亮度 两种实现技术 大模场有源光纤结合模式选择技术 相干组束技术 提高单纤输出功率 改善光束质量 提高输出功率同时保证好的光束质量 高功率高亮度 2 、以光纤激光为代表的新型激光结构 第四十二页，共六十五页。 铥激光的主要应用领域 铥的能级图与吸收谱 掺铥光纤激光器的进展 SIOM 的掺铥光纤激光器 3. 以掺铥光纤激光为代表的新激光波长 第四十三页，共六十五页。 3. 以掺铥光纤激光为代表的新激光波长 波长处在2-3微米的中红外光纤激光器在激光显微、外科手术等领域具有广阔的应用。 在军事上，战争中很多军事目标